【现货速发】机器人基础

“机器人”这个词出现至今已一百余年，随着全球人工智能和智能装备产业的迅速发展，机器人被广泛应用于工业生产、日常生活、教育娱乐、海洋探测、航空航天、医疗卫生等众多领域。

机器人技术是机械、电子、控制及计算机等多个学科交叉的综合技术。机器人作为“制造业皇冠顶端的明珠”，是一个国家高端制造业水平的重要标志。《“十四五”机器人产业发展规划》提到，到2025年我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地。在高端智能制造大背景下，我国机器人产业正迎来高质量发展新机遇。

近年来，机器人技术快速发展，机器人机构的复杂程度也不断提升，随之也出现了很多新型的驱动方式(如智能驱动)以及不同形式的控制算法(如机器人智能控制)。在类人机器人出现之前，仿生机器人也一度成为研究热点。本书重点结合机器人产业新需求和新进展，通过理论讲解与实例解析相结合的方式，从机器人运动学基础到关节与驱动、传感与通信、运动控制与算法、串并联机器人以及仿生机器人，层层递进的顺序进行展开。好比一台正在运转的机器人摆在大家面前，让读者带着好奇心去了解掌握机器人的基本原理、基本技术和典型应用，使读者经历不断剖析、不断提问和不断探索机器人的知识循环学习提升过程。

第1章机器人基础简介，主要从机器人的正向/逆向运动学、动力学的相关概念和建模方法等进行了具体阐述，对机器人学的发展趋势进行了概要介绍。

第2章机器人机构与驱动，主要从机器人的串/并联机构、关节机构、机器人驱动以及机构与驱动的轻量化发展需求等方面进行阐述与分析。

第3章机器人的传感与通信，主要介绍了机器人位置传感、力传感、视觉传感、触觉传感以及机器人之间如何通信等，并精选了机器人视觉传感器的应用作为典型案例进行分析。

第4章机器人运动控制，主要介绍了机器人关节控制、力控制和力/运动混合控制，具体阐述了机器人的经典PID控制、变结构控制、最优控制以及智能控制等运动控制算法，并对机器人智能控制应用进行了典型案例解析。

第5章串/并联机器人，从串/并联机器人的结构组成和运动控制两方面进行了具体阐述和对比分析，并通过实例对常见串联机器人的应用进行了解析。

第6章仿生机器人，从仿生机器人的结构组成与分类、驱动与控制、材料与成型以及仿生机器人的运动、仿生机器人的传感等关键方面进行了阐述，并通过精选3个典型实例，从水下到陆地再到空中分别对仿生机器人的应用做了综合解析。

本书内容紧贴时代，知识面广，由浅入深，结构清晰，系统性强，突出应用特色，可作为高校机器人相关专业的师生的教材和学习参考书，也可以为从事机器人研发设计与创新应用的科研人员、工程技术人员提供帮助。

本书由广东技术师范大学杨勇、北京大学谢广明任主编，广东技术师范大学张国英、黄福和简月任副主编。特别感谢谢玲、曾梦圆、陈文俊、徐翔翀、李秋晨、邓春婷、罗梓泓、张国泉、梁小凤、叶雅怡等参与本书的文稿收集、整理编辑和加工完善等工作，在此表示衷心的感谢!

受经验和水平所限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正!

作者
2023年8月

目前机器人相关课程的开设在应用型本科层次还不成熟。究其根源，现用教材大多为高职高专教材，没有一套完备的适用于应用型本科教育的机器人教材。当前工业背景要求应用型人才应该具备基本的机器人基础理论、应用技术以及较强的创新能力。因此，编写一本完善的适用于应用型本科院校的《机器人基础》教材，以实现应用型人才的创新培养是非常必要的。本书系统地论述了机器人系统的基础及其应用案例。主要内容包括：机器人基础简介，机器人机构与驱动，机器人的传感与通讯，机器人运动控制，串/并联机器人，仿生机器人和微纳操作机器人等。本书适用于高等院校机械工程和其他工程类专业师生和从事机器人科学与系统研究、设计、制造和应用的工程技术人员学习和参考。

杨勇,教授，博士，广东技术师范大学机电学院院长，硕士生导师，广东省“千百十工程”省级培养对象，广东省本科高校机械类教学指导委员会副主任委员，广东省高校 “新工科”教学指导委员会委员，广东省机械行业协会副会长，中国机械工程学会高级会员，中国机械工程学会水液压专业委员会委员，广东省机械工程重点培育学科负责人，广东省机械工程实验教学示范中心主任,主要从事机器人、光机电一体化系统及智能控制等的研究（第一主编）

第1章机器人基础简介
1.1机器人运动学
1.1.1机器人基本运动参数
1.1.2机器人正向/逆向运动学建模
1.2机器人动力学
1.2.1机器人动力学模型
1.2.2机器人动力学仿真
1.3机器人学的发展趋势
习题

第2章机器人机构与驱动
2.1机器人机构简介
2.1.1机器人的串联机构
2.1.2机器人的并联机构
2.1.3机器人的关节机构
2.2机器人驱动简介
2.2.1机器人步进驱动
2.2.2机器人伺服驱动
2.2.3机器人液压驱动
2.3机器人结构与驱动装置的轻量化
2.3.1机器人结构轻量化
2.3.2机器人驱动装置轻量化
习题

第3章机器人的传感与通信
3.1机器人传感简介
3.1.1机器人位置传感
3.1.2机器人力传感
3.1.3机器人视觉传感
3.1.4机器人触觉传感
3.2机器人通信简介
3.2.1基本概念
3.2.2机器人通信系统
3.2.3机器人通信软件与编程
3.3机器人通信典型应用案例
习题

第4章机器人运动控制
4.1机器人运动控制简介
4.1.1机器人关节控制
4.1.2机器人的力控制
4.1.3机器人的力/运动混合控制
4.2机器人运动控制算法
4.2.1经典PID控制
4.2.2变结构控制
4.2.3最优控制
4.2.4智能控制
4.3典型应用案例
习题

第5章串/并联机器人
5.1串/并联机器人简介
5.1.1串联机器人的结构组成
5.1.2并联机器人的结构组成
5.1.3串/并联机器人的区别与特点
5.2典型应用案例
习题

第6章仿生机器人
6.1仿生机器人简介
6.1.1仿生机器人体系结构
6.1.2仿生机器人驱动与控制
6.1.3仿生机器人材料
6.2仿生机器人运动分类
6.2.1爬行运动仿生机器人
6.2.2跳跃运动仿生机器人
6.2.3飞行运动仿生机器人
6.2.4游泳运动仿生机器人
6.3仿生机器人的传感
6.3.1光敏传感
6.3.2声敏传感
6.3.3气敏传感
6.3.4触觉传感
6.4典型应用案例： 仿生机器蛇应用

参考文献

目前机器人相关课程的开设在应用型本科层次还不成熟。究其根源，现用教材大多为高职高专教材，没有一套完备的适用于应用型本科教育的机器人教材。当前工业背景要求应用型人才应该具备基本的机器人基础理论、应用技术以及较强的创新能力。因此，编写一本完善的适用于应用型本科院校的《机器人基础》教材，以实现应用型人才的创新培养是非常必要的。本书系统地论述了机器人系统的基础及其应用案例。主要内容包括：机器人基础简介，机器人机构与驱动，机器人的传感与通讯，机器人运动控制，串/并联机器人，仿生机器人和微纳操作机器人等。本书适用于高等院校机械工程和其他工程类专业师生和从事机器人科学与系统研究、设计、制造和应用的工程技术人员学习和参考。

杨勇,教授，博士，广东技术师范大学机电学院院长，硕士生导师，广东省“千百十工程”省级培养对象，广东省本科高校机械类教学指导委员会副主任委员，广东省高校 “新工科”教学指导委员会委员，广东省机械行业协会副会长，中国机械工程学会高级会员，中国机械工程学会水液压专业委员会委员，广东省机械工程重点培育学科负责人，广东省机械工程实验教学示范中心主任,主要从事机器人、光机电一体化系统及智能控制等的研究（第一主编）